Design of the Broadband PIFA with Multi-Band for SAR Reduction

다중대역을 가지는 SAR 저감용 광대역 PIFA 설계

  • Choi Donggeun (Dept. of Computer and Communication Eng., Chungbuk National University) ;
  • Shin Hosub (Basic Science Research Institute, Chungbuk National University) ;
  • Kim Nam (School of Electrical & Computer Eng., Research Insititue for Computer and Information Communication, Chungbuk National University) ;
  • Kim Yongki (Dept. of Computer and Communication Eng., Chungbuk National University, Dept. of Astronomy and Space Science, College of Natural Science, Chungbuk National University)
  • 최동근 (충북대학교 정보통신공학과) ;
  • 신호섭 (충북대학교 기초과학연구소) ;
  • 김남 (충북대학교 전기전자컴퓨터공학부, 컴퓨터 정보통신 연구소) ;
  • 김용기 (충북대학교 정보통신공학과, 충북대학교 자연과학대학 천문우주학과)
  • Published : 2005.01.01

Abstract

This paper proposed a novel broadband PIFA(Planar Inverted-F Antenna) for IMT-2000/WLAN/DMB terminal. Two branch lines for meander line were utilized in order to improve the characteristics of PIFA which usually has a narrow band. The shorting strip between the ground plane and meander-type radiation elements were used in order to minimize the size of the antenna. The -10 dB return loss bandwidth of a realized antenna was $38.2{\%}$(1.84~2.71 GHz), which contains the broadband bandwidth with triple band. And the simulated and measured values of 1 g and 10 g averaged peak SAR on human head caused by the triple band PIFA mounted on folder-type handsets were analyzed and discussed. As a result, the measured 1 g and 10 g averaged peak SARs of PIFA were similar with the simulated values and were lower than the 1.6 W/kg and 2 W/kg of 1 g and 10 g averaged peak SAR limits.

본 논문에서는 IMT-2000/WLAN/DMB 단말기용 광대역 PIFA(Planar Inverted-F Antenna)를 설계하였다. 일반적인 PIFA 구조의 단점인 협대역 특성을 개선하기 위하여 미앤더 라인을 두 개의 branch로 나누었다. 안테나의 크기를 효율적으로 줄이기 위하여 단락스트립을 사용하였고, 미앤더 형태에 따른 방사소자를 가지는 PIFA를 제안하였다. 설계 제작된 안테나의 -10 dB 반사손실 대역폭은 $38.2{\%}$(1.84~2.71 GHz)로 IMT-2000/WLAN/DMB 대역을 모두 만족하는 광대역 특성을 얻었다. 전자파 흡수율의 감소량을 알아보기 위해 실제로 폴더형 구조를 가지는 휴대폰에 제안된 안테나를 탑재하여 1 g 및 10 g 평균 첨두 SAR를 측정한 값과 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 그 결과는 아주 유사하게 나왔으며, 1 g 및 10 g 평균 첨두 SAR 제한치인 1.6 W/kg, 2 W/kg보다 낮은 값을 얻었다.

Keywords

References

  1. D. Manteuffel, A. Bahr, 'Design considerations for integrated mobile phone antennas', IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 49, no. 48, pp. 252-256, Apr. 2001
  2. K. Hirasawa, M. Haneishi, Analysis, Design, and Measurement of Small and Low-Profile Antennas, Boston: Artech House Inc., 1992
  3. W. L. Stutzman, G. A. Thiele, Antenna Theory and Design, John Wiley & Sons Inc., 1998
  4. K. L. Wong, Compact and Broadband Microstrip Antennas, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2002
  5. K. L. Wong, Planar Antennas for Wireless Communications, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, 2003
  6. 조영기, '이동통신용 안테나의 동작원리 및 설계 방법', 대한전자공학회논문지, 24(1), pp. 86-105, 1997년 1월
  7. D. U. Sim, S. O. Park, 'An effects of the handset case, battery, and human head on the performance of a triple-band internal antenna', Antennas and Propagation Society Symposium, vol. 2, pp. 1951-1954, Jun. 2004
  8. W. S. Chen, T. W. Chiou, and K. L. Wong, 'Compact PIF A for GSM/DCS/PCS triple band mobile phone', Antennas and Propagation Society International Sym., vol. 4, pp. 528-531, 2002
  9. T. Y. Wu, K. L. Wong, 'On the impedance band width of a planar inverted-F antenna for mobile handsets', Microwave and Optical Technology Letters, vol. 32, no. 4, Feb. 2002
  10. A. Taflove, M. E. Brodwin, 'Numerical solution of steady-state electromagnetic scattering problems using the time-dependent Maxwell's equation', IEEE Trans. Microwave Theory Tech, vol. 23, pp. 623 -630, Aug. 1975 https://doi.org/10.1109/TMTT.1975.1128640
  11. 최윤희, 신호섭, 김남, 박주덕, '이중대역(PCS/ IMT-2000) 마이크로스트립 패치 안테나 설계 및 구조에 따른 SAR 분석', 한국전자파학회논문지, 15(1), pp. 12-20, 2004년 1월
  12. K. L. Virge, Y. R. Samrnii, 'Low-profile enhanced-bandwidth PIP A antennas for wireless communications packaging', IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 45, no. 10, pp. 1879-1888, Oct. 1997 https://doi.org/10.1109/22.641786
  13. Z. D. Liu, P. S. Hall, and D. Wake, 'Dual-frequency planar inverted F antenna', IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 45, no. 10, pp. 1451-1457, Oct. 1979
  14. 김현경, 박주덕, 김남, 'SAR 저감을 위한 PCS 단말기의 PIFA 설계', 한국전자파학회논문지, 11(1), pp. 46-54, 2000년 1월
  15. 김승환, 오경진, 김정표, 최재훈, 이태윤, 'IMT-2000 단말기용 고아대역 PIFA 설계', 한국통신학회논문지, 26(6B), 2001년 6월
  16. 정보통신부 고시 제2000-91호, '전자파인체보호기준', 2000년